JP2022104996A - ワイヤレス電力伝送のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力消費デバイスによる使用のための電力をワイヤレスで伝送する方法及びシステムを提供する。【解決手段】ワイヤレス電力伝送システム１００は、送信器変換器、信号発生器及び１つ又は複数の電力受信器を含む。信号発生器は、電力源から第１の電力信号を受信し、交流電流の送信信号を生成し、送信器変換器に送信する。送信器変換器は、送信信号の伝導の間に、電力伝送域に磁界を生じる。１つまたは複数の電力受信器は、受信器変換器及び電力プロセッサを含む。受信器変換器が電力伝送域に置かれている際に、受信器変換器は、送信器変換器から送信される変化する磁束を誘導的に受信する。受信器変換器は、受信した磁束を第２の電力信号に変換する。電力プロセッサは、第２の電力信号を、１つ又は複数のそれぞれの負荷に適切な第３の電力信号に変換する。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本出願は、それぞれがあらゆる目的のために参照によりその全体をここに組み込まれる以下の３つの特許出願、すなわち２０１６年３月１８日出願の遠隔ワイヤレス電力技術に関する米国仮特許出願第６２／３１０，５５７号、２０１６年５月３１日出願の遠隔ワイヤレス電力技術に関する米国仮特許出願第６２／３４３，７７６号、および２０１６年６月１０日出願の遠隔無線電力技術に関する米国仮特許出願第６２／３４８，６４０号について、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく利益を請求するものである。

本開示は、ワイヤレス電力伝送に関する。さらに具体的には、本開示は、電力消費デバイスによる使用のための電力をワイヤレスで伝送するための方法およびシステムに関する。

携帯型の電子デバイスおよび電気デバイスは、途切れなく動作するためにバッテリの電力に依存する。これらの携帯型の電子デバイスおよび電気デバイスとしては、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、個人用デジタル補助装置、電気車両、カメラ、ロボット、医療用デバイスなどが挙げられる。これらのデバイスのバッテリの充電に必要な周波数は、これらのデバイスの機能性の増加とそれに対応してバッテリにかかる負荷の増加のために、絶えず増え続けている。そのようなデバイスは、典型的には、有線による電力源への接続によって充電される。ワイヤレスで充電する電子デバイスのための技術も存在し、それは、充電されるデバイスを電磁誘導充電パッドの上またはごく近くに配置することで行われる。この電磁誘導充電パッドでは、これらのデバイスを電磁誘導するために磁気誘導が採用されている。

第１の例では、ワイヤレス電力伝送システムが提供される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信器変換器、信号発生器、および１つまたは複数の電力受信器を含むことができる。送信器変換器は、送信信号の伝導の間に、電力伝送領域に磁界を生じることができる。信号発生器は、送信器変換器に電気的に接続されるように構成することができる。信号発生器は、電力源から第１の電力信号を受信するように構成することができる。さらに、信号発生器は、第１の電力信号から少なくとも500Ｈｚの送信周波数を有する交流電流の送信信号を生成するように構成することができる。なおまた、信号発生器は、送信信号を送信周波数で送信器変換器に送信するように構成されてもよい。

１つまたは複数の電力受信器は、１つまたは複数のそれぞれの負荷に電気的に接続されるように構成することができる。１つまたは複数の電力受信器のそれぞれは、受信器変換器および電力プロセッサを含むことができる。この受信器変換器が電力伝送領域に配置されている際に、この受信器変換器は、送信器変換器から送信される磁界の時間的に変化する磁束を誘導的に受信するように構成されるように構成することができる。さらに、この受信器変換器は、時間的に変化する磁束を第２の電力信号に変換するように構成することができる。第２の電力信号は、時間的に変化する電力信号とすることができる。第２の電力信号は、送信信号の送信周波数を有することができる。電力プロセッサは、受信器変換器に電気的に接続されてもよい。電力プロセッサは、第２の電力信号を１つまたは複数のそれぞれの負荷に適切な第３の電力信号に変換するように構成されてもよい。

第２の例では、ワイヤレス電力伝送のための方法が提供される。この方法は、信号発生器によって電力源から第１の電力信号を受信すること；信号発生器によって、第１の電力信号から少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する交流電流の送信信号を生成すること；送信信号を送信周波数で送信器変換器に送信することによって、信号発生器によって電力伝送領域に磁界を生じさせること；受信器変換器が電力伝送領域に配置されている際に、１つまたは複数の電力受信器中の受信器変換器によって、送信器変換器から送信された磁界の時間的に変化する磁束を誘導的に受信すること；受信器変換器によって、時間的に変化する磁束を、送信信号の送信周波数を有する第２の電力信号に変換すること；および１つの負荷またはその１つの負荷を含む２つ以上の負荷に接続されるように構成されている電力プロセッサによって、第２の電力信号を、それぞれの１つの負荷に適切な第３の電力信号に変換することを含むことがある。

第３の例では、ワイヤレス電力送信器が、信号発生器を含むことができる。この信号発生器は、電力源から第１の電力信号を受信することがある。さらに、この信号発生器は、第１の電力信号から少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する交流電流の送信信号を生成することができる。なおまた、この信号発生器は、送信信号を送信周波数で送信器変換器に送信することができる。

第４の例では、ワイヤレス電力伝送のための方法が提供される。この方法は、信号発生器によって電力源から第１の電力信号を受信すること；信号発生器によって、第１の電力信号から少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する交流電流の送信信号を生成すること；磁界に受信器変換器が配置されている受信器に電力を伝送するために、信号発生器によって送信信号を送信周波数で送信器変換器に送信して、電力伝送領域に磁界を生じさせること含むことがある。

第５の例では、ワイヤレス電力受信器が提供される。このワイヤレス電力受信器は、電気負荷に電気的に接続されるように構成することができる。このワイヤレス電力受信器は、受信器変換器および電力プロセッサを含むことができる。受信器変換器が、送信器変換器から送信される磁界の電力伝送領域に配置されている際に、受信器変換器は、その電力伝送領域で、時間的に変化する磁束を誘導的に受信するように構成することができる。さらに、この受信器変換器は、時間的に変化する磁束を、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する時間的に変化する第１の電力信号に変換するように構成することができる。電力プロセッサは、受信器変換器に電気的に接続されるように構成することができ、第１の電力信号を負荷に適切な第２の電力信号に変換するように構成することができる。

第６の例では、電気負荷に電気的に接続されるように構成される受信器による、ワイヤレス電力受信のための方法が提供される。この方法は、受信器変換器が、送信器変換器から送信された磁界の電力伝送領域に配置されている際に、その電力伝送領域で、１つまたは複数の電力受信器の受信器変換器によって、時間的に変化する磁束を誘導的に受信すること；受信器変換器によって、時間的に変化する磁束を、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する時間的に変化する第１の電力信号に変換すること；および電力プロセッサによって、第１の電力信号を電気負荷に適切な第２の電力信号に変換することを含むことができる。

本発明をこれまで一般的な用語で説明したが、ここで、添付の図面を参照するものとし、これらの図面は必ずしも正しい縮尺で描かれているとは限らない。

無線で電力を１つまたは複数のデバイスに伝送するための、ワイヤレス電力伝送システムの一例のブロック図である。 例示的なワイヤレス電力伝送システムの各種コンポーネントを説明するブロック図である。 電力伝送領域において航空機を電力で動作させるためのワイヤレス電力伝送の適用の一例を説明する図である。 ワイヤレス電力を受信器に伝送するために、導体の周囲に磁界を生じる送信信号を伝導する、送信器導体の一例の断面図である。 ワイヤレス電力伝送の一例のフローチャートを説明する図である。 航空機が通って航行することがある電力伝送領域の分布の一例を説明する図である。

図面に描写されない追加の構造が本書面に記載されることがあるが、そのような描写がないことは、そのような設計が本明細書から省かれたものとみなされるべきではない。

実施形態を詳細に記載する前に、実施形態は、ワイヤレス電力の送信、受信、および伝送に関連するシステム・コンポーネントおよび方法ステップを利用できることを認識されたい。それゆえ、システム・コンポーネントは、図面中に従来の記号によって、適切な場所に表されている。上記図面は、実施形態を理解するのに適する具体的な詳細を示しており、それによって、本明細書の記載の恩恵を受ける当業者にとって容易に分かるものとなる詳細な記載が不明瞭にならないようにする。

詳細な実施形態が本明細書に開示される。しかし、開示された実施形態は、特許請求の範囲に記載される発明の例示的なものに過ぎず、そのような発明は様々な形態で具現化できるものであることが理解されよう。それゆえ、本明細書に開示される具体的な構造上および機能上の詳細は、限定として解釈されるのではなく、開示される概念を適切な構造または方法で様々に採用するよう当業者に教示するための代表的な基盤として解釈されるものとなる。さらに、本明細書に使用される用語および語句は、限定することを意図するものではなく、むしろ本主題の分かり易い記載を提供することを意図するものである。

図１は、ワイヤレス電力伝送のためのワイヤレス電力伝送システム１００の一例のブロック図を説明する。ワイヤレス電力伝送システム１００は、１つまたは複数のデバイスへ電気出力をリアルタイムで伝送することを可能にする。ワイヤレス電力伝送システム１００は、閉じられた環境に実装することができる。一例では、ワイヤレス電力伝送システム１００は、職場、家庭、または任意の他のタイプの屋内の場所に実装することができる。屋内の場所としては、部屋、廊下、会議室、または建屋内の任意の他の範囲を挙げることができる。

ワイヤレス電力伝送システム１００は、開かれた環境に実装することもできる。例えば、ワイヤレス電力伝送システム１００は、建屋外に実装することができる。建屋外の範囲としては、そのカバー範囲のごく近くの開かれた環境への開口部を有するカバー範囲を挙げることができる。さらに別の例では、ワイヤレス電力伝送システム１００は、閉じられた環境の内部で、電力を１０メートル以上の距離で伝送することを可能にすることができる。ワイヤレス電力伝送システム１００は、開かれた環境で、電力を２０メートル以上の距離で伝送することを可能にすることができる。これらの距離は、開かれた環境または閉じられた環境の何らかの特徴というよりも、予想されるシステムの電力送出能力に基づく。

ワイヤレス電力伝送システム１００は、１つのユーザ・デバイスまたは複数のユーザ・デバイスへの同時または連続的なワイヤレス電力伝送を容易にすることができる。一例では、ワイヤレス電力伝送システム１００は、５００ワット超の電力を必要とする開かれた環境で、ドローンを含めた無人航空機（ＵＡＶ）などの航空機に電力を提供することができる。例によっては、ドローンは、ワイヤレス電力送信器変換器１１４から２０メートル以上の距離で、電力で動作させることができる。ワイヤレス電力伝送システム１００は、併行してまたは逐次的に、多数のデバイスを電力で動作させることができる。ワイヤレス電力伝送システム１００は、電力源１０４に接続されるように構成される送信器アセンブリ１０６と、負荷１１０に接続されるように構成されるワイヤレス電力受信器１０８とを含むことができる。送信器アセンブリ１０６は、信号発生器１１２および送信器変換器１１４を含む。ワイヤレス電力受信器１０８は、受信器変換器１１６および電力プロセッサ１１８を含む。さらに、例によっては、送信器アセンブリ１０６は、信号発生器１１２を含むワイヤレス電力送信器２０２（図２に示される）を含む。

この例では、信号発生器１１２は、送信信号を送信器変換器１１４に送信する。送信器変換器１１４は、アンテナとしてもよい。例えば、送信器変換器は、送信信号を伝導する導電体によって形成される、導電性のコイルまたはループとしてもよい。例によっては、導体は、任意の適切な構成で拡張することができ、その際に、導体の一部または全ては、電力伝送域１０２で磁界を生じるために、遮蔽されていないか接地されていない。磁界を生じる導体の一部分は、連続ループ以外の構成にすることができ、その長さに沿って１つまたは複数の電力伝送域を生じることができる。導電体の長さに沿って送信信号を伝導することによって、導体の長さに沿った電力伝送域を形成することができる。電力伝送域は、具体的な適用に適切であるように信号発生器１１２から一定の距離に配置されている、遮蔽された導体にまで拡張することができる。

ワイヤレス電力受信器１０８が電力伝送域１０２に配置されている際に、ワイヤレス電力受信器１０８は、磁界から電力を引き込むことができる。さらに、導電体によって生じる磁界は、受信器変換器１１６の端子上で電圧を誘導する。

ワイヤレス電力伝送システム１００は、ワイヤレス電力受信器１０８が電力伝送域１０２に位置付けられる際に、ワイヤレス電力伝送を容易にする。電力伝送域１０２とは、その中で、送信器変換器１１４によって生じる磁界からワイヤレス電力受信器１０８が電力を引き込むことができる範囲である。さらに、述べたように、ワイヤレス電力受信器１０８は、対応の１つまたは複数のデバイスの１つまたは複数の負荷に電気的に連結することができる。１つまたは複数のデバイスは、１つまたは複数の電気デバイス、１つまたは複数の電子デバイス、電気機械デバイス、例えばＵＡＶなどとしてもよい。これらの１つまたは複数のデバイスの例としては、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、個人用デジタル補助装置、カメラ、無人航空機などが挙げられる。１つまたは複数のデバイスは、その電力供給源としてバッテリを使用する任意のデバイスとすることができ、そのようなものとしては例えば、着用可能なコンピューティング・デバイス、着用可能な医療デバイス、携帯ＭＰ３プレイヤなどがある。各デバイスのバッテリは、負荷１１０として作動する。負荷１１０は、ワイヤレス電力受信器１０８に電気的に連結される。さらに、負荷１１０は、電気出力を使用して動作する任意のデバイスとすることができる。例によっては、デバイスは、バッテリの充電をもしてもしなくても、ワイヤレス電力伝送システム１００から受信された電力から直接的に動作することができる。

ワイヤレス電力受信器１０８は、送信信号の受信と、対応の各デバイスの負荷への電力の送出とを可能にする、１つまたは複数のコンポーネントを含むことができる。ワイヤレス電力伝送システム１００は、具体的な適用に応じて、送信器アセンブリ１０６から遠い距離に置かれた１つまたは複数のデバイスを、ワイヤレスの電力で動作させる。この１つまたは複数のデバイスは、ワイヤレスで電力を受信するために送信器アセンブリ１０６のすぐ近くにある必要はない。ワイヤレス電力受信器１０８が電力伝送域１０２に配置されている場合、ワイヤレス電力送信器２０２は、ワイヤレス電力受信器１０８に誘導的に相互連結される。この誘導的な相互連結は、ワイヤレス電力送信器２０２とワイヤレス電力受信器１０８とを連結する電磁界に基づく。一実施形態では、ワイヤレス電力送信器２０２は、電力の伝送以外の目的で、１つまたは複数の電力受信器に電気的に接続することができる。各電力受信器は、対応のデバイスに電気的に接続されるように構成される。ワイヤレス電力受信器１０８は、送信器アセンブリ１０６の付近に位置付けられるかまたは置かれる。送信器アセンブリは、受信器１０８に接続されると、負荷１１０に対し電気出力のワイヤレス送信を実施する。負荷１１０が再充電可能なバッテリを含む際に、伝送された電力を使用して、受信器１０８を有するかまたは受信器１０８に接続された１つまたは複数のユーザ・デバイスのバッテリをリアルタイムで充電することができる。

さらに述べれば、信号発生器１１２は、電力源１０４に接続されるように構成される。電力源１０４は、電気的な第１の電力信号を信号発生器１１２に供給する。例えば、電力源１０４は、信号発生器１１２の受信ポートに電気的に接続することができる。一実施形態では、電力源１０４は、所定の電圧および所定の周波数を有するＡＣ電力源である。商業的に利用可能な電圧および周波数の例としては、５０ヘルツでの１１０ボルト、１００ヘルツでの１１０ボルト、５０ヘルツでの２２０ボルト、６０ヘルツでの１１０ボルト、６０ヘルツでの１２０ボルト、または５０ヘルツでの２３０ボルトが挙げられる。電力源１０４は、３相の電力源としてもよい。

例えば、信号発生器１１２は、可能であれば、単に標準的な１１０ボルトまたは２２０ボルトの電力源に差し込んでもよい。別の実施形態では、電力源１０４はＤＣ電力源である。このＤＣ電力源は、直流を信号発生器１１２に供給する。ＡＣまたはＤＣの電力源は、発生器、太陽、風や水力の電力源などの再生可能エネルギー源、または他の利用可能な電力源によって提供することができる。

信号発生器１１２は、電力源１０４から第１の電力信号を受信するように構成される。信号発生器１１２は、第１の電力信号から交流電流の送信信号を生成する電子デバイスである。実施形態によっては、信号発生器１１２は、電力および周波数を調整できる信号発生器である。

さらに、交流電流の送信信号は、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する。高い周波数の送信信号であるほど、ワイヤレス電力を受信するデバイスに対応した大きさを有する受信器の構造の使用を容易にすることができる。一実施形態では、信号発生器１１２は、１０ｋＨｚ～５００ｋＨｚの帯域の周波数を持つ送信信号を生成する。別の実施形態では、信号発生器１１２は、５ｋＨｚ～１０００ｋＨｚの帯域の周波数を有する送信信号を生成する。さらに別の実施形態では、信号発生器１１２は、５００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの帯域の周波数を有する送信信号を生成する。信号発生器１１２は、電力伝送域１０２の内部に配置されても外部に配置されてもよい。信号発生器１１２は、送信信号をある送信周波数で送信器変換器１１４に送信するように構成される。

信号発生器１１２は、送信器変換器１１４に電気的に接続されるように構成される。さらに、送信器変換器１１４は、信号発生器１１２から適切な距離で配置された位置に拡張することができる。この適切な距離は、信号発生器１１２が電力伝送域１０２の外部に位置するような所定の距離としすることができる。一実施形態では、送信器変換器１１４の端子は、信号発生器１１２の対応のポートに接続される。

実施形態によっては、送信器変換器１１４は、電力伝送域１０２に沿って延びた細長い送信器導体である。この送信器導体は、具体的な適用に適した長さの導電体である。送信器は、標準的な導体でも非標準的な導体でもよい。ある標準的な導体は、複数の個別に絶縁されたワイヤを撚り合わせて作製することができる。撚りの数は、２～５０，０００本と様々であり、その際に、撚りのサイズは、それぞれの具体的な適用に適切なまたは適したものとして選択される。一実施形態では、複数の個別に絶縁されたワイヤは、２～１０００本の個別の撚りの範囲にある。絶縁された比較的細いワイヤを多数使用することによって、オーム損を表皮効果により低減することができる。

実施形態によっては、送信器変換器１１４は、一次インダクタンス・コイルの形態である。一実施形態では、送信器変換器１１４は、ループ状の遮蔽のない導電体である。別の実施形態では、送信器変換器１１４は、複数の同心の導電体のループを含む。この複数の同心のループは、各種サイズのループを含むことができる。一実施形態では、同心の導電体の各ループには、多数の個別に絶縁されたワイヤが撚り合わされて含まれる。別の実施形態では、同心の導電体の各ループは、単独の導体ワイヤを含む。

さらに述べれば、送信器変換器１１４は、所望のまたは所定の電力伝送域１０２に、電力を提供するのに適した長さおよび位置を有する。電力伝送域１０２は、導体ループの構成によって決定される空間体積を占める。一例では、この導体ループは、建屋内で５メートルから１００メートルまで拡張し、別の例では、開かれた環境で数キロメートル、例えば５キロメートルなどに拡張する。送信器変換器１１４は、最大の大きさ、例えば送信導体や、反対側のループ区画間に距離を持つ導電ループの長さなどを有する。送信器変換器１１４は、１つまたは複数の実質的に剛性の要素で作製されることがあるとはいえ、好ましくはしなやかである。一例では、送信導体またはループは、壁の内側に、天井に沿って、床の上もしくは中に、または任意の他の適した支持構造の中もしくは上に、置くことができる。建屋でまたは開かれた環境では、任意の適したやり方で、送信導体を支持することができる。

一実施形態では、送信器変換器１１４は、銀雲母コンデンサまたは任意の他のタイプのコンデンサを含む。銀雲母コンデンサは、精度、安定性、および信頼性を、具体的には他のタイプのコンデンサに比べて高い周波数で向上させることができる。さらに、銀雲母コンデンサは、１０００超のＱ値を有するさらに低い抵抗損失と誘導損失とを達成する一助とすることができる。

上に記載されたように、送信器変換器１１４は、送信信号電流が導体の長さに沿って流れる際に磁界を生じる、通電導体の形態のアンテナとすることができる。

磁界は、電力伝送域１０２を画定する時間的に変化する磁束によって特徴付けられ、この電力伝送域１０２は、電力をワイヤレス電力受信器１０８に伝送するのに充分な磁界強度を有する。さらに、送信器変換器が導電ループである実施形態では、ループの構成は、電力伝送域１０２の構成を決定する。上記に述べたように、電力伝送域１０２は、磁界を含有する空間として画定することができ、その磁界では、ワイヤレス電力伝送は、ワイヤレス電力送信器アセンブリ１０６およびワイヤレス電力受信器１０８によって実現可能である。ワイヤレス電力伝送は、ワイヤレス電力受信器１０８が使用可能な量の電力を得るのに充分な強度を磁界が有する場所で、実現可能である。

一実施形態では、ワイヤレス電力受信器１０８は、受信器１０８および負荷１１０が一般的なデバイスの一部である際に、内部で負荷１１０に接続されるように構成される。別の実施形態では、ワイヤレス電力受信器１０８は、外部で負荷１１０に接続されるように構成される。負荷１１０は、充電されるおよび／または電気回路を動作させることが求められるバッテリなど、ユーザ・デバイスの電気負荷としてもよい。それゆえ、ワイヤレス電力受信器１０８は、負荷デバイスから隔てられた筐体に格納されてもよいし、負荷デバイスの一部としてもよい。隔てられる際には、ワイヤレス電力受信器１０８は、負荷１１０に付随するデバイスのカバーに適合するカバーを含むことができる。

ワイヤレス電力受信器１０８は、受信器変換器１１６を含む。受信器変換器１１６は、二次インダクタンスループを形成する二次コイルなど、受信器アンテナとしてもよい。このコイルは、所望のレベルのインダクタンスを生じるのに適切な所定の長さを持つことができる。受信器変換器１１６は、送信器変換器１１４の対応の大きさに匹敵するサイズか、それよりも小さな大きさを持つことができる。さらに、コイルの形態の受信器変換器１１６の長さは、送信器変換器１１４が導電ループまたは細長い送信導体の形態である際に、送信器変換器１１４の長さよりも小さくてもよい。一実施形態では、受信器変換器１１６は、送信器変換器１１４の最大の大きさの１倍から０．００００１倍の間で最大の大きさを有する。別の実施形態では、送信器変換器が受信器変換器１１６よりも何倍も大きな領域に延びている際などに、受信器変換器１１６は、送信器変換器１１４の最大の大きさの０．１倍から０．００００１の間で最大の大きさを有する。

図２を参照して議論されるように、送信器変換器１１４および受信器変換器１１６は、共振周波数での共鳴状態で動作するように構成することができる。さらに、送信器変換器１１４および受信器変換器１１６は、インピーダンス整合されていてもよい。インピーダンス整合は、ワイヤレス電力送信器からワイヤレス電力受信器１０８までの電力の伝送の向上を可能にすることができる。

一実施形態では、ワイヤレス電力送信器アセンブリ１０６は、送信器通信信号を継続的に送信して、電力伝送域１０２でワイヤレス電力受信器１０８の存在を検出するように構成される。一実施形態では、ワイヤレス電力受信器１０８は、送信器通信信号の受信に応答して、受信器通信信号をワイヤレス電力送信器２０２に送信することができる。

追加的にまたは代替的に、ワイヤレス電力受信器１０８は、送信器変換器１１４によって生じる磁界を検出することができる。実施形態によっては、信号発生器１１２は、電力伝送域１０２で１つまたは複数の電力受信器１０８の存在を検出することに応答して、送信信号の生成を自動的に開始する。電力伝送域１０２の磁界でワイヤレス電力受信器１０８を検出することに応答して、信号発生器１１２は、電力受信器１０８に付随する負荷１１０を電力で動作させるのに適切な送信信号で、増加した電力を供給することができる。

したがって、受信器変換器１１６は、受信器変換器１１６が電力伝送域１０２に配置されている際に、送信器変換器１１４から送信される磁界の時間的に変化する磁束を受信する。受信器変換器１１６は、時間的に変化する磁束を、送信信号の送信周波数を有する第２の電力信号に変換する。その周波数は少なくとも５００Ｈｚである。

受信器変換器１１６は、電力プロセッサ１１８に電気的に接続される。さらに、電力プロセッサ１１８は、負荷１１０に電気的に接続されるように構成される。

電力プロセッサ１１８は、第２の電力信号を、１つまたは複数のそれぞれの負荷１１０に適切な第３の電力信号に変換する。さらに具体的には、電力プロセッサ１１８は、ある電圧レベルの第２の電力信号を、負荷に適切な所定の電圧レベルの第３の電力信号に変換する。変圧器（図２に示されるような）を使用して、必要な変化を電圧レベルに提供することができる。さらに、第２の電力信号は、ワイヤレス電力受信器１０８によって、送信器変換器１１４によって生じる磁界を検出することに基づいて、またはそれに応答して、第３の電力信号に変換される。

ワイヤレス電力受信器１０８は、磁界の存在を検出し、電力プロセッサ１１８は、第２の電力信号から第３の電力信号への変換を自動的に開始するように構成することができる。例えば、ワイヤレス電力受信器は、受信器変換器１１６が検出可能な量または閾値量の起電力を生じる際に、磁界の存在を検出することができる。

図１では、ワイヤレス電力伝送システム１００が、受信器変換器１１６を含むワイヤレス電力受信器１０８を有する単一のデバイスに電力伝送することを可能にすることが認められよう。しかし、送信器アセンブリ１０６が、複数のワイヤレス電力受信器１０８に並列的に電力を提供できることを、当業者は認識されたい。

図２は、２００で概ね示されるワイヤレス電力伝送システムの、さらに別の一例の各種コンポーネントを説明する。ワイヤレス電力伝送システム２００は、ワイヤレス電力伝送システム１００の一例である。ワイヤレス電力伝送システム２００は、送信器アセンブリ２０１およびワイヤレス電力受信器２０３を含む。送信器アセンブリ２０１は、ワイヤレス電力送信器２０２および送信器変換器２０５を含む。送信器変換器２０５は、アンテナとすることができ、そのようなものとしては例えば、図１を参照して上に記載されるような、送信信号が導体の長さに沿って伝導する間に磁界を生じるように構成されている、電気的送信導体などがある。送信導体は、誘導ループまたはコイルに形成させることができる。

ワイヤレス電力送信器２０２は、信号発生器２０７および通信回路２１０を含む。ワイヤレス電力送信器２０２の一部またはいくつかの部分が、電力伝送域２０９内に位置していてもよいし、電力伝送域内に位置するワイヤレス電力送信器２０２の部分がなくてもよい。

信号発生器２０７は、送信器変換器２０５に電気的に接続され、電力源１０４に接続されるように構成される。電力源１０４は、第１の電力信号を信号発生器２０７に供給する。信号発生器２０７は、第１の電力信号を利用して、送信信号を生成する。したがって、信号発生器２０７は、送信信号を送信器変換器２０５に送信する。送信信号は、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数で送信される（図１に示される信号発生器１１２を参照して上記に説明されるように）。

信号発生器２０７は、コントローラ２０４を含む。コントローラ２０４は、信号発生器２０７中の送信信号生成回路に動作可能に連結される。コントローラ２０４は、送信信号の生成の間、信号発生器２０７の送信信号生成回路の１つまたは複数の動作を制御する。コントローラ２０４は、送信周波数および／または電力レベルなど、送信信号の１つまたは複数のパラメータを制御するように構成されている適応制御ユニットとして役割を果たす。

コントローラ２０４は、信号発生器２０７によって送信される送信信号の送信周波数および電力レベルをモニターすることができる。一実施形態では、コントローラ２０４は、送信信号の送信周波数および／または電力レベルを制御し、変化させる。

ワイヤレス電力受信器２０３は、受信器変換器２１１、通信回路２１２、および電力プロセッサ２１３を含む。一実施形態では、受信器変換器２１１は、送信器変換器２０５から受信器変換器２１１の距離および磁界の強度に応じた電力レベルで、電力伝送域２０９で電力を受信する。さらに具体的には、受信器変換器２１１によって生じる電力レベルは、送信器変換器２０５から受信器変換器２１１の距離の第２の電力に反比例する。このことは、受信器変換器に比べて小さいサイズの送信器変換器を有するワイヤレス電力送信器とは対照的であり、その場合、受信器変換器の電力レベルが、送信器変換器から受信器変換器の距離の第６の電力に反比例する。

述べたように、コントローラ２０４は、送信信号の１つまたは複数のパラメータを変化させるための制御信号を生成する。コントローラ２０４は、通信回路２１０に電気的に連結されてもよい。通信回路２１０は、ワイヤレス電力受信器２０３に含まれている通信回路２１２から受信器情報を受信することができる。コントローラ２０４は、通信回路２１０から受信器情報を次々に受信することができ、前記受信された受信器情報に応答して、制御信号を生成し、周波数や電圧レベルなど送信信号の１つまたは複数のパラメータを調整することができる。

電力プロセッサ２１３は、電力の需要、および／または受信器変換器２１１で電力を効率よく受信するのに適した電力の周波数について、受信器情報を通信回路２１２に通信するように構成することができる。電力プロセッサ２１３によって提供される情報は、受信器通信回路２１２によって送信器通信回路２１０に通信される受信器情報である。

信号発生器２０７は、電力伝送域２０９で各ワイヤレス電力受信器２０３から受信された受信器情報に応答して、送信信号を生じるように構成することができる。

実施形態によっては、送信器通信回路２１０は、ワイヤレス電力受信器２０３の受信器通信回路２１２に送信器情報を送信する。一実施形態では、この送信器情報には、１つまたは複数のワイヤレス電力受信器２０３に伝送するために利用可能な電力の量、または送信信号の周波数を含めることができる。したがって、電力プロセッサ２１３は、受信された送信器情報に応答して、電力プロセッサ２１３の動作を制御するように構成することができる。

一実施形態では、送信器通信回路２１０と受信器通信回路２１２との間の通信は、通信回路２１０と、電力伝送域２０９で受信器通信回路２１２が取り得る位置の範囲との間の距離に適切な、通信技術によって行うことができる。有用となる可能性のある通信技術の例としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、Ｗｉ－Ｆｉ、または必要な距離を超えて情報を交換するための任意の他の適した通信技術が挙げられる。

一実施形態では、ワイヤレス電力受信器２０３に接続されている負荷２１９の中に存在する充電量、もしくはこの負荷２１９に必要な電力レベル、および／または受信器変換器２１１を用いて電力を受信するために電力プロセッサ２１３をチューニングして合わせる周波数に関連する情報を、受信器情報に含めることができる。コントローラ２０４は、そのような受信器情報を利用して、ワイヤレス電力受信器２０３に送信される電力の量または送信信号の周波数を制御することができる。

一実施形態では、コントローラ２０４は、ワイヤレス電力受信器２０３から受信される受信器情報を処理するためのマイクロコントローラまたは特定用途向け集積回路を含むことができる。一実施形態では、電力プロセッサ２１３は、ワイヤレス電力送信器２０２から受信される送信情報を処理するためのマイクロコントローラを含むことができる。

送信器アセンブリ２０１は、共振回路２０６を含むように構成することができる。共振回路２０６は、リアクタンス２０８と送信器変換器２０５との組合せを含むことができる。リアクタンス２０８は、コンデンサのうち１つまたは複数を含み、１つまたは複数の誘導器を含むことができる。この例では、リアクタンス２０８は、信号発生器２０７の一部であり、送信器変換器２０５は、送信器アセンブリ２０１の一部である。共振回路２０６は、送信信号の送信周波数である共振周波数を有する。リアクタンス２０８は、共振周波数を変えるように調整可能とすることができる。例えば、リアクタンス２０８のコンデンサのキャパシタンスまたは誘導器のインダクタンスは、共振周波数を変えるように調整可能とすることができる。

実施形態によっては、ワイヤレス電力受信器２０３も、共振回路２１４を含む。共振回路２１４は、電力プロセッサ２１３および受信器変換器２１１にリアクタンス２１６を含む。リアクタンス２１６は、可変のコンデンサおよび／または可変の誘導器を含むことができる。共振回路２１４のリアクタンスは、共振回路２１４のインダクタンス・チューニング回路または可変のコンデンサを調整することなどによって、調整することができる。共振回路２１４のリアクタンスは、通信回路２１０から受信された送信情報に基づき、共振回路２１４の共振周波数を変えて送信周波数を適合させるように、制御することができる。

実施形態によっては、電力プロセッサ２１３は、スーパー・キャパシタ２１８を含む。スーパー・キャパシタ２１８は、電力伝送域２０９で磁界から電荷を受信すると、それを速やかに蓄えることができる。スーパー・キャパシタ２１８に蓄えられた電荷は、次いで使用され、ワイヤレス電力受信器２０３に接続されているデバイスの負荷２１９を電力で動作する、および／または負荷２１９のバッテリ２２１を充電する。そのような充電または動作は、ワイヤレス電力受信器２０３が電力伝送域２０９を離れた後に起こすことができる。一例では、スーパー・キャパシタ２１８は、ドローンに取り付けたワイヤレス電力受信器２０３の一部とすることができる。スーパー・キャパシタ２１８は、ドローンが電力伝送域２０９を通って飛行する場合に、ワイヤレス電力受信器１０８の受信器変換器１１６によって受信された電気エネルギーを蓄えることができる。次いで、スーパー・キャパシタ２１８は、例えばドローンが電力伝送域２０９外に移動する際に、ドローンのバッテリ２２１を徐々に充電することができる。

さらに別の例では、送信器導体は、地上からいくらか距離のある空中で支持することの可能なワイヤのシステムの形態とするか、またはドローンや他の航空機などのデバイスを動作させるためのエネルギー・チャネルとして機能する高所の構造物上に置くことができる。送信器導体は、数キロメートル長のものとして、ドローンに用いる電線を形成することができる。ドローンは、電線に沿って飛行し、地上または他の面に着陸する必要なく充電することができる。エネルギー・チャネルは、１０～２０Ｋｇもの空輸など、重い積荷の空輸のために使用されるドローンを電力で動作させるために、使用することができる。ワイヤのシステムは、長い導体ワイヤを取り囲みそれに沿って延びた管状の電力伝送域２０９を生成することができる。適切な電力が送信信号に適用されれば、ワイヤレス電力受信器２０３は、送信器導体から１０～２０メートルの距離で、電力を受信可能とすることができる。ドローンは、無期限に、この延びた電力伝送域２０９内での動作または移動を可能とすることができる。送信器アセンブリ２０１は、ドローン当たり数キロワットの送達が可能なワイヤレスの高電力エネルギー源を提供することができる。

実施形態によっては、電力プロセッサ２１３は、変圧器２２０を含む。変圧器２２０は、受信器変換器２１１と負荷２１９との間に電気的に接続される。変圧器２２０は、ある電圧レベルの第２の電力信号を、負荷２１９に適用される所定の電圧レベルの第３の電力信号に変換することができる。また、他の回路または他の回路コンポーネントを使用して、上記電圧レベルの第２の電力信号を所定の電圧レベルの第３の電力信号に変換することもできる。

一実施形態では、ワイヤレス電力受信器２０３は、直接的に負荷２１９に電気的に接続される。ワイヤレス電力受信器２０３は、電圧変圧器または電流変圧器があろうとなかろうと、直接的に負荷２１９に接続されてもよい。一実施形態では、ワイヤレス電力受信器２０３は、送信器アセンブリ２０１から受信された過度の電力を、バッテリ２２１に発信する。送信器アセンブリ２０１から受信された電力レベルが低い際には、バッテリ２２１に蓄えられた電力を、負荷２１９に直接的に適用することができる。そのため、バッテリ２２１を電力バッファとして使用することができる。

図３は、電力伝送域３０６を飛行するドローン３０４を電力で動作させるためワイヤレス電力送信器３０２を含む、ワイヤレス電力伝送システム３００の一例を示す。ワイヤレス電力送信器３０２は、電力源３０８から第１の電力信号を受信する。ワイヤレス電力送信器３０２は、電力源３０８および送信器変換器３１０に電気的に接続される。送信器変換器３１０は、誘導ループの形態であり、その位置およびサイズは、電力伝送域３０６を画定する。ワイヤレス電力送信器３０２は、送信信号を生成し、それを送信器変換器３１０に送信する。送信器変換器３１０は、磁力線３１２によって表される変化する磁界を、電力伝送域３０６について生じる。ドローン３０４が電力伝送域３０６に配置されている際に、磁界を使用して、ドローン３０４を電力で動作させる。ドローン３０４は、ワイヤレス電力受信器３１４を含む。電力受信器３１４は、受信器変換器３１６を導電コイルの形態で含む。磁力線３１２は、導電コイルを通過する。変化する磁界は、導電コイルの端子を横切る電圧を誘導し、この電圧は、第２の電力信号に対応するものである。したがって、コイルの第２の電力信号は、第３の電力信号に変換されて、ドローン３０２のバッテリに、または直接的にドローン３０２のモーターまたは他の電力消費要素に、供給される。

図４は、導体の周囲の磁界４０２と、磁界４０２から電力を受信するワイヤレス電力受信器４０４とを含む、送信器導体４００の断面図を示す。送信器導体４００は、送信器変換器１１４、２０５、または３１０の一例である。ワイヤレス電力受信器４０４は、ワイヤレス電力受信器１０８、２０３、または３１４の一例である。断面図は、中でワイヤレス電力伝送が行われている電力伝送域４０５を示す。送信器導体４００は、ワイヤレス電力送信器２０２や３０２などのワイヤレス電力送信器、または信号発生器１１２に、電気的に接続されている導電体とすることができる。送信器導体４００は、電力送信器の信号発生器から送信信号を受信し、変化する磁界４０２を送信器導体４００の周囲に生じる。

受信器４０４は、電気出力を消費するデバイスの負荷またはバッテリに電気的に接続されている、ワイヤレス電力受信器である。一例では、受信器４０４は、スマートフォンのバッテリに接続される。受信器４０４は、受信器コイル４０６を含む。受信器４０４が電力伝送域４０５に配置されている際に、磁力線は、受信器コイル４０６を通過し、それによって受信器コイル４０６の端子を横切る電圧が誘導される。電圧は、第２の電力信号に対応する。したがって、コイルの第２の電力信号は、第３の電力信号に変換され、受信器４０４を含有するデバイスのバッテリまたは他の負荷に供給される。

図５は、電力を１つまたは複数のデバイスにワイヤレス伝送するための方法５００の一例を説明する。方法５００は、ワイヤレス電力伝送システム１００、２００、または３００によって実施することができる。

方法５００は、ステップ５０２で開始する。電力伝送システム１００を参照すると、ステップ５０４で、信号発生器１１２は、電力源１０４から第１の電力信号を受信する。ステップ５０６で、信号発生器１１２は、第１の電力信号から交流電流の送信信号を生成する。送信信号は、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する。信号発生器１１２は、送信信号を送信器変換器１１４に送信する。ステップ５０８で、信号発生器１１２は、送信信号を送信器変換器１１４に送信することによって、電力伝送域１０２に磁界を生じる。ステップ５１０で、対応する各１つまたは複数の電力受信器の受信器変換器１１６は、送信器変換器１１４から送信される磁界の時間的に変化する磁束を誘導的に受信する。磁界の時間的に変化する磁束は、受信器変換器１１６が電力伝送域１０２に配置されている際に受信される。ステップ５１２で、受信器変換器１１６は、時間的に変化する磁束を第２の電力信号に変換する。第２の電力信号は、送信信号の送信周波数を有する。ステップ５１４では、電力プロセッサ１１８は、第２の電力信号を、１つまたは複数のそれぞれの負荷１１０に適切な第３の電力信号に変換する。方法５００は、ステップ５１６で終了する。

図６は、分配電力伝送システム６００の一例を説明する。このシステムを通じて、ドローン６０２などの航空機は移動できる。この例では、分配電力伝送システム６００は、複数のセル６０４、例えばセル６０４Ａ、６０４Ｂ、６０４Ｃや６０４Ｄなど含む。各セルは、上に記載されたようなワイヤレス電力伝送システムに対応し、関連の送信器アセンブリ６０８によって生じる１つまたは複数の電力伝送域６０６を含む。例えば、それぞれのセルの電力伝送域６０６としては、電力伝送域６０６Ａ、６０６Ｂ、６０６Ｃ、および６０６Ｄが挙げられる。送信器アセンブリ６０８は、１つまたは複数の関連の電力伝送域６０６を生じることができる。この例では、送信器アセンブリ６０８Ａは、電力伝送域６０６Ａおよび６０６Ｂを生じる。送信器アセンブリ６０８Ｂおよび６０８Ｃは、それぞれ電力伝送域６０６Ｃおよび６０６Ｄを生じる。ドローン６０２は、ワイヤレス電力受信器６１０を有しており、セルからセルへ、例えば航路６１２に沿って飛行することができる。ドローン６０２が各電力伝送域６０６にある際に、ドローンは、次の電力伝送域まで飛行するのに充分な電力を蓄える。このように、セル６０４は、ドローンが横切って移動できるワイヤレス電力ネットワーク６１４を形成するということがわかる。セルは、各セルで受信された電力でドローンが飛行可能であるような遠さにあるものとすることができる。

上に記載されたようなワイヤレス電力伝送システムおよびそのコンポーネントは、既存の技術分野を凌ぐ多くの利点を有する。好適な構成では、ワイヤレス電力伝送システムによって、閉じられた環境では送信器アセンブリから１０メートル以上の距離で、開かれた環境では送信器アセンブリから２０メートル以上の距離で、デバイスをワイヤレスにより充電し電力により動作させることが可能になる。さらに、ワイヤレス電力伝送システムは、高い動作周波数で、ワイヤレスによる充電および電力による動作を実施するように構成することができる。

上の記載から、ワイヤレス電力伝送システムにおいて多数のバリエーションが可能であることが認識されよう。以下の付番された段落は、実施形態の態様および特長を記載する。これらの段落のそれぞれは、任意の適した方式で、１つまたは複数の他の段落と、および／またはこの出願のどこかに由来する開示と、組み合わせることができる。下記の段落のいくつかは、他の段落を明示的に言及してさらに限定し、それによって、限定なく、いくつかの適した組合せの例を提供する。

段落１
送信信号の伝導の間に、電力伝送域に磁界を生じるように構成されている送信器変換器、
上記送信器変換器に接続されるように電気的に構成されている信号発生器であって、
電力源から第１の電力信号を受信し、
上記第１の電力信号から少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する交流電流の送信信号を生成し、
上記送信信号を上記送信周波数で上記送信器変換器に送信する
ように動作上構成されている信号発生器、および
１つまたは複数の電力受信器であって、上記１つまたは複数の電力受信器のそれぞれが、１つまたは複数のそれぞれの負荷に電気的に接続されるように構成されており、上記１つまたは複数の電力受信器のそれぞれが、
上記受信器変換器が上記電力伝送域に配置されている際に、上記送信器変換器から送信される上記磁界の時間的に変化する磁束を誘導的に受信して、上記時間的に変化する磁束を第２の電力信号に変換するように構成されている受信器変換器であって、上記第２の電力信号は、上記送信信号の上記送信周波数を有する時間的に変化する電力信号である、受信器変換器と、
上記受信器変換器に電気的に接続されており、上記第２の電力信号を上記１つまたは複数のそれぞれの負荷に適切な第３の電力信号に変換するように構成されている、電力プロセッサと
を含む、１つまたは複数の電力受信器
を含む、ワイヤレス電力伝送システム。

段落２
上記信号発生器に動作上連結されており、上記送信信号の１つまたは複数のパラメータを変えるための制御信号を生成するように構成されている、コントローラをさらに含む、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落３
上記１つまたは複数のパラメータのうちの１つのパラメータは、上記送信信号の上記送信周波数を含む、段落２に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落４
上記１つまたは複数のパラメータのうちの１つのパラメータは、上記送信信号の電力レベルを含む、段落２に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落５
上記１つまたは複数のパラメータは、上記送信信号の上記送信周波数および電力レベルを含む、段落２に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落６
上記コントローラに連結されている第１の通信回路をさらに含み、上記１つまたは複数の電力受信器のうち少なくとも１つの受信器は、第２の通信回路を含み、上記第１の通信回路は、上記第２の通信回路と通信して、上記第２の通信回路から受信された受信器情報を上記コントローラに通信するように構成されており、上記コントローラは、上記受信された受信器情報に応答して上記信号発生器の動作を制御するように構成されている、段落２に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落７
上記第２の通信回路は、上記第１の通信回路から受信された送信器情報を上記電力プロセッサに通信するように構成されており、上記電力プロセッサは、上記受信された送信器情報に応答して上記電力プロセッサの動作を制御するように構成されている、段落６に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落８
上記コントローラに連結されている第１の通信回路をさらに含み、上記１つまたは複数の電力受信器のうち少なくとも１つの受信器は、第２の通信回路を含み、上記第２の通信回路は、上記第１の通信回路と通信して、上記第１の通信回路から受信された送信器情報を上記電力プロセッサに通信するように構成されており、上記電力プロセッサは、上記受信された送信器情報に応答して、上記電力プロセッサの動作を制御するように構成されている、段落２に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落９
上記送信器変換器は、上記電力伝送域に沿って延びた細長い送信器導体である、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１０
上記送信器変換器は、複数の個別に絶縁されたワイヤで作製される、段落９に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１１
上記送信器変換器と組み合わされた上記信号発生器は、共振回路を含み、上記共振回路は、上記送信器変換器に電気的に接続されている可変のリアクタンスを含み、上記共振回路は、上記送信周波数で共振するように構成されている、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１２
上記受信器変換器と組み合わされた上記電力プロセッサは、受信周波数で共振するように構成されている共振回路を含み、上記共振回路は、上記受信器変換器に電気的に接続されている可変のリアクタンスを含み、上記可変のリアクタンスは、上記送信周波数に対応する上記受信周波数を作り出すように制御可能である、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１３
上記電力プロセッサは、スーパー・キャパシタを含む、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１４
上記信号発生器は、上記電力伝送域で上記１つまたは複数の電力受信器の存在を検出するように構成されており、上記電力伝送域で上記１つまたは複数の電力受信器の存在を検出することに応答して、上記送信信号の生成を自動的に開始する、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１５
上記１つまたは複数の電力受信器は、送信器変換器によって生じる上記磁界の存在を検出するように構成されており、上記磁界の存在を検出することに応答して、上記第２の電力信号から上記第３の電力信号への変換を自動的に開始する、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１６
上記受信器変換器が閾値量の起電力を生じる際に、上記磁界の存在が検出される、段落１５に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１７
上記送信器変換器は、遮蔽のない導電体のループである、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１８
上記送信器変換器は、複数の同心の導電体のループを含み、上記複数の同心のループは、各種サイズのループを含む、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落１９
上記負荷は、所定の電圧レベルを有する電力を使用し、上記電力プロセッサは、ある電圧レベルの上記第２の電力信号を上記所定の電圧レベルの上記第３の電力信号に変換するように、さらに構成されている、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落２０
上記電力プロセッサは、上記受信器変換器と上記負荷との間で電気的に接続されている変圧器をさらに含み、上記変圧器は、上記第２の電力信号の電圧レベルを上記所定の電圧レベルに変換するように構成されている、段落１９に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落２１
上記信号発生器は、１０ｋＨｚ～５００ｋＨｚの帯域の周波数を有する送信信号を生成するように構成されている、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落２２
上記信号発生器は、５ｋＨｚ～１０００ｋＨｚの帯域の周波数を有する送信信号を生成するように構成されている、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落２３
上記信号発生器は、５００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの帯域の周波数を有する送信信号を生成するように構成されている、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落２４
上記受信器変換器の最大の大きさは、上記送信器変換器の最大の大きさの１倍と０．００００１倍との間である、段落１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落２５
上記受信器変換器の上記最大の大きさは、上記送信器変換器の上記最大の大きさの０．１倍と０．００００１倍との間である、段落２４に記載のワイヤレス電力伝送システム。

段落２６
信号発生器によって、電力源から第１の電力信号を受信すること、
上記第１の電力信号から、上記信号発生器によって、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する交流電流の送信信号を生成すること、
上記信号発生器によって、上記送信信号を上記送信周波数で送信器変換器に送信することにより、電力伝送域に磁界を生じること、
１つまたは複数の電力受信器中の受信器変換器によって、上記受信器変換器が上記電力伝送域に配置されている際に、上記送信器変換器から送信される上記磁界の時間的に変化する磁束を誘導的に受信すること、
上記受信器変換器によって、上記時間的に変化する磁束を、上記送信信号の上記送信周波数を有する第２の電力信号に変換すること、および
１つまたは複数の負荷に接続されるように構成されている電力プロセッサによって、上記第２の電力信号を、上記１つまたは複数の負荷のそれぞれの１つの負荷に適切な第３の電力信号に変換すること、
を含む方法。

段落２７
上記信号発生器のコントローラによって、制御信号に応答して上記送信信号の１つまたは複数のパラメータを変える、段落２６に記載の方法。

段落２８
上記１つまたは複数のパラメータのうちの１つのパラメータは、上記送信信号の上記送信周波数を含む、段落２７に記載の方法。

段落２９
上記１つまたは複数のパラメータのうちの１つのパラメータは、上記送信信号の電力レベルを含む、段落２７に記載の方法。

段落３０
上記１つまたは複数のパラメータは、上記送信信号の上記送信周波数および電力レベルを含む、段落２７に記載の方法。

段落３１
上記信号発生器の上記コントローラに連結されている第１の通信回路によって、上記１つまたは複数の電力受信器のうちの１つの第２の通信回路と通信すること；上記第１の通信回路によって、上記第２の通信回路から受信された受信器情報を上記コントローラに通信すること；および上記コントローラによって、上記受信された受信器情報に応答して上記信号発生器の動作を制御することをさらに含む、段落２７に記載の方法。

段落３２
上記第２の通信回路によって、上記第１の通信回路から受信された送信器情報を上記電力プロセッサに通信すること、および上記電力プロセッサによって、上記受信された送信器情報に応答して上記電力プロセッサの動作を制御することをさらに含む、段落３１に記載の方法。

段落３３
上記１つまたは複数の電力受信器のうち少なくとも１つの受信器の第２の通信回路によって、上記コントローラに連結されている第１の通信回路と通信し、上記第１の通信回路から受信された送信器情報を上記電力プロセッサに通信すること、および上記電力プロセッサによって、受信された送信器情報に応答して上記電力プロセッサの動作を制御することをさらに含む、段落２７に記載の方法。

段落３４
上記送信器変換器は、上記電力伝送域に沿って延びた細長い送信器導体である、段落２６に記載の方法。

段落３５
上記信号発生器によって、上記電力伝送域で上記１つまたは複数の電力受信器の存在を検出すること、および上記電力伝送域で上記１つまたは複数の電力受信器の存在を検出することに応答して、上記送信信号の生成を自動的に開始することをさらに含む、段落２６に記載の方法。

段落３６
上記１つまたは複数の電力受信器によって、上記送信器変換器によって生じる上記磁界の存在を検出すること；および上記磁界の存在を検出することに応答して、上記第２の電力信号から上記第３の電力信号への変換を自動的に開始することをさらに含む、段落２６に記載の方法。

段落３７
上記磁界の存在を検出することは、上記受信器変換器が閾値量の起電力を生じた際に検出することを含む、段落３６に記載の方法。

段落３８
上記負荷は、所定の電圧を有する電力を使用し、上記第２の電力信号を上記第３の電力信号に変換することは、ある電圧レベルの上記第２の電力信号を上記所定の電圧レベルの上記第３の電力信号に変換することを含む、段落２６に記載の方法。

段落３９
上記電圧レベルの上記第２の電力信号を上記所定の電圧レベルの上記第３の電力信号に変換することは、変圧器によって、上記第２の電力信号の上記電圧レベルを上記所定の電圧レベルに転換することを含む、段落３８に記載の方法。

段落４０
上記生成することは、５ｋＨｚ～１０００ｋＨｚの帯域の周波数を有する上記送信信号を生成することを含む、段落２６に記載の方法。

段落４１
電力源から電力信号を受信し
上記電力信号から交流電流の送信信号を生成し、上記送信信号が少なくとも５００Ｈｚの送信周波数という特徴を有し、
送信信号の伝導の間に、電力伝送域で、上記送信信号を、磁界を生じるように構成されている送信器変換器に送信する
ように構成される信号発生器
を含む、ワイヤレス電力送信器。

段落４２
段落４１に記載のワイヤレス電力送信器と上記送信器変換器を含む、ワイヤレス電力アセンブリ。

段落４３
上記信号発生器に動作可能に連結され、かつ上記送信信号の１つまたは複数のパラメータを変えるための制御信号を生成するように構成されている、コントローラをさらに含む、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落４４
上記１つまたは複数のパラメータのうち１つのパラメータは、上記送信信号の上記送信周波数を含む、段落４３に記載のワイヤレス電力送信器。

段落４５
上記１つまたは複数のパラメータのうち１つのパラメータは、上記送信信号の電力レベルを含む、段落４３に記載のワイヤレス電力送信器。

段落４６
上記１つまたは複数のパラメータは、上記送信信号の上記送信周波数および電力レベルを含む、段落４３に記載のワイヤレス電力送信器。

段落４７
上記コントローラに連結されている第１の通信回路をさらに含み、上記第１の通信回路は、上記ワイヤレス電力送信器から電力を受信するために、上記電力伝送域に配置されている１つまたは複数の電力受信器の第２の通信回路と通信し、かつ上記第２の通信回路から受信された受信器情報を上記コントローラに通信するように構成されており、上記コントローラは、上記受信された受信器情報に応答して、上記信号発生器の動作を制御するように構成されている、段落４３に記載のワイヤレス電力送信器。

段落４８
上記コントローラは、上記送信信号の１つまたは複数のパラメータに関する送信器情報を上記第１の通信回路に送信するように構成されており、上記第１の通信回路は、上記送信器情報を上記第２の通信回路に通信するように構成されている、段落４７に記載のワイヤレス電力送信器。

段落４９
上記送信器変換器と組み合わされた上記信号発生器は、共振回路を含み、上記共振回路は、上記送信器変換器に電気的に接続されている可変のリアクタンスを含み、上記共振回路は、上記送信周波数で共振するように構成されている、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５０
上記信号発生器は、
上記電力伝送域で１つまたは複数の電力受信器の存在を検出し、
上記送信信号の生成を自動的に 開始する
ように構成されている、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５１
上記送信器変換器は、遮蔽のない導電体のループである、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５２
上記送信器変換器は、導電体の複数の同心のループを含み、前記複数の同心のループは、各種サイズのループを含む、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５３
上記送信器変換器は、上記電力伝送域に沿って延びた細長い送信器導体である、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５４
上記送信器導体は、複数の個別に絶縁されたワイヤで作製される、段落５３に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５５
上記信号発生器は、１０ｋＨｚ～５００ｋＨｚの帯域の周波数を有する上記送信信号を生成するように構成されている、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５６
上記信号発生器は、５ｋＨｚ～１０００ｋＨｚの帯域の周波数を有する上記送信信号を生成するように構成されている、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５７
上記信号発生器は、５００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの帯域の周波数を有する上記送信信号を生成するように構成されている、段落４１に記載のワイヤレス電力送信器。

段落５８
信号発生器によって、電力源から第１の電力信号を受信すること、
上記第１の電力信号から、上記信号発生器によって、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する交流電流の送信信号を生成すること、
上記信号発生器によって、上記送信信号を上記送信周波数で送信器変換器に送信することにより、電力伝送域に磁界を生じて、上記磁界に配置された受信器変換器を有する受信器に電力を伝送すること、
を含む、ワイヤレス電力送信のための方法。

段落５９
上記信号発生器のコントローラによって、制御信号に応答して上記送信信号の１つまたは複数のパラメータを変える、段落５８に記載の方法。

段落６０
上記１つまたは複数のパラメータのうちの１つのパラメータは、上記送信信号の上記送信周波数を含む、段落５９に記載の方法。

段落６１
上記１つまたは複数のパラメータのうちの１つのパラメータは、上記送信信号の電力レベルを含む、段落５９に記載の方法。

段落６２
上記１つまたは複数のパラメータは、上記送信信号の上記送信周波数および電力レベルを含む、段落５９に記載の方法。

段落６３
上記信号発生器のコントローラに連結されている第１の通信回路によって、上記受信器の第２の通信回路と通信すること；上記第１の通信回路によって、上記第２の通信回路から受信された受信器情報を上記コントローラに通信すること；および上記コントローラによって、上記受信された受信器情報に応答して上記信号発生器の動作を制御することをさらに含む、段落５９に記載の方法。

段落６４
上記コントローラによって、上記送信信号の１つまたは複数のパラメータに関する送信器情報を上記第１の通信回路に送信すること、および上記第１の通信回路によって、上記送信器情報を上記第２の通信回路に通信することをさらに含む、段落６３に記載の方法。

段落６５
上記送信器変換器は、上記電力伝送域に沿って延びた細長い送信器導体である、段落５８に記載の方法。

段落６６
上記信号発生器によって、上記電力伝送域で上記受信器の存在を検出すること、および上記電力伝送域で上記１つまたは複数の電力受信器の存在を検出することに応答して、上記送信信号の生成を自動的に開始することをさらに含む、段落５８に記載の方法。

段落６７
上記生成することは、５ｋＨｚ～１０００ｋＨｚの帯域の周波数を有する上記送信信号を生成することを含む、段落５８に記載の方法。

段落６８
電気負荷に電気的に接続されるように構成されているワイヤレス電力受信器であって、
受信器変換器が、送信器変換器から送信される磁界の電力伝送域に配置されている際に、その電力伝送域で、時間的に変化する磁束を誘導的に受信するように、および前記時間的に変化する磁束を、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する時間的に変化する第１の電力信号に変換するように構成されている、受信器変換器；および
前記受信器変換器に電気的に接続され、前記第１の電力信号を前記電気負荷に適切な第２の電力信号に変換するように構成されている、電力プロセッサ
を含む、ワイヤレス電力受信器。

段落６９
上記ワイヤレス電力受信器に電気的に接続されている第１の通信回路をさらに含み、上記第１の通信回路は、上記送信周波数を有する送信信号を上記送信器変換器に送信する信号発生器の第２の通信回路と通信するように、および上記第２の通信回路から受信された送信器情報を上記電力プロセッサに通信するように構成されており、上記電力プロセッサは、受信された送信器情報に応答して前記電力プロセッサの動作を制御するように構成されている、段落６８に記載のワイヤレス電力受信器。

段落７０
上記受信器変換器と組み合わされた上記電力プロセッサは、ある受信周波数で共振するように構成されている共振回路を含み、上記共振回路は、上記受信器変換器に電気的に接続されている可変のリアクタンスを含み、上記可変のリアクタンスは、上記受信周波数を上記送信周波数に対応させるように制御可能である、段落６８に記載のワイヤレス電力受信器。

段落７１
前記電力プロセッサは、スーパー・キャパシタを含む、段落６８に記載のワイヤレス電力受信器。

段落７２
上記電力受信器は、上記送信器変換器によって生じる上記磁界の存在を検出するように構成されており、上記磁界の存在を検出することに応答して、上記第１の電力信号から上記第２の電力信号への変換を自動的に開始する、段落６８に記載のワイヤレス電力受信器。

段落７３
上記受信器変換器が閾値量の起電力を生じる際に、上記磁界の存在が検出される、段落７２に記載のワイヤレス電力受信器。

段落７４
上記電気負荷は、所定の電圧を有する電力を使用し、上記電力プロセッサは、ある電圧レベルの上記第１の電力信号を上記所定の電圧レベルの上記第２の電力信号に変換するようにさらに構成される、段落６８に記載のワイヤレス電力送信システム。

段落７５
上記電力プロセッサは、上記受信器変換器と上記負荷との間で電気的に接続されている変圧器をさらに含み、上記変圧器は、上記第１の電力信号の電圧レベルを上記所定の電圧レベルに変換するように構成されている、段落７４に記載のワイヤレス電力受信器。

段落７６
電気負荷に電気的に接続されるように構成されている受信器によって、ワイヤレス電力受信するための方法であって、
１つまたは複数の電力受信器中の受信器変換器によって、上記受信器変換器が上記電力伝送域に配置されている際に、送信器変換器から送信される磁界の電力伝送域中の時間的に変化する磁束を誘導的に受信すること、
上記受信器変換器によって、上記時間的に変化する磁束を、少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する時間的に変化する第１の電力信号に変換すること、および
電力プロセッサによって、上記第１の電力信号を上記電気負荷に適切な第２の電力信号に変換すること、
を含む方法。

段落７７
上記受信器の第１の通信回路によって、上記送信周波数を有する送信信号を上記送信器変換器に送信する信号発生器の第２の通信回路から送信器情報を受信すること、および上記第１の通信回路によって、受信された送信器情報を上記電力プロセッサに送信すること、および上記電力プロセッサによって、上記送信器情報に応答して上記電力プロセッサの動作を制御することをさらに含む、段落７６に記載の方法。

段落７８
上記電力受信器によって、上記送信器変換器により生じる上記磁界の存在を検出すること、および上記電力伝送域で上記１つまたは複数の電力受信器の存在を検出することに応答して、上記第１の電力信号から上記第２の電力信号への変換を自動的に開始することをさらに含む、段落７６に記載の方法。

段落７９
上記磁界の存在を検出することは、受信器変換器が閾値量の起電力を生じる際に検出することを含む、段落７８に記載の方法。

段落８０
上記電気負荷は、所定の電圧を有する電力を使用し、上記第１の電力信号を上記第２の電力信号に変換することは、ある電圧レベルの上記第１の電力信号を上記所定の電圧レベルの上記第２の電力信号に変換することを含む、段落７６に記載の方法。

段落８１
上記電圧レベルの上記第１の電力信号を上記所定の電圧レベルの上記第２の電力信号に変換することは、変圧器によって、上記第１の電力信号の上記電圧レベルを上記所定の電圧レベルに転換することを含む、段落８０に記載の方法。

本明細書に明記される本開示は、独立した有用性を持つ複数の別個の発明を包含するものと考えられる。これらの発明のそれぞれが、その好適な形態で開示されている一方で、本明細書に開示され説明されるようなそれらの具体的な実施形態は、数多くのバリエーションが可能であることから、限定的な意味で考えないものとする。各例は、上述の開示に開示された実施形態を規定するが、任意の一例が、結局は特許請求の範囲に記載される全ての特長または組合せを必ずしも包含するものではない。記載が「ａ」もしくは「ａ 第１の」要素またはそれらの等価物を記している場合には、そのような記載は、１つまたは複数のそのような要素を含み、２つ以上のそのような要素を必要ともしなければ除外もしない。さらに、序数の標示、例えば、識別された要素についての第１、第２、または第３などは、要素間を区別するために使用され、そのような要素の必要なまたは限定された数を標示せず、特段に具体的に記述されない限り、そのような要素の具体的な位置または順番を標示しない。

Claims (25)

1. 送信信号の伝導の間に、電力伝送領域に磁界を生じるように構成されている送信器変換器、
   前記送信器変換器に接続されるように電気的に構成されている信号発生器であって、
   電力源から第１の電力信号を受信し、
   前記第１の電力信号から少なくとも５００Ｈｚの送信周波数を有する交流電流の送信信号を生成し、
   前記送信信号を前記送信周波数で前記送信器変換器に送信するように、動作可能に構成されている信号発生器、および
   １つまたは複数の電力受信器であって、前記１つまたは複数の電力受信器のそれぞれが、１つまたは複数のそれぞれの負荷に電気的に接続されるように構成されており、前記１つまたは複数の電力受信器のそれぞれが、
   前記受信器変換器が前記電力伝送領域に配置されている際に、前記送信器変換器から送信された前記磁界の時間的に変化する磁束を誘導的に受信して、前記時間的に変化する磁束を第２の電力信号に変換するように構成されている受信器変換器であって、前記第２の電力信号は、前記送信信号の前記送信周波数を有する時間的に変化する電力信号である、受信器変換器と、
   前記受信器変換器に電気的に接続されており、前記第２の電力信号を前記１つまたは複数のそれぞれの負荷に適切な第３の電力信号に変換するように構成されている、電力プロセッサと
   を含む、１つまたは複数の電力受信器
   を含む、ワイヤレス電力伝送システム。
2. 前記信号発生器に動作可能に連結されており、前記送信信号の１つまたは複数のパラメータを変えるための制御信号を生成するように構成されている、コントローラをさらに含む、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
3. 前記１つまたは複数のパラメータのうちの１つのパラメータは、前記送信信号の前記送信周波数を含む、請求項２に記載のワイヤレス電力伝送システム。
4. 前記１つまたは複数のパラメータのうちの１つのパラメータは、前記送信信号の電力レベルを含む、請求項２に記載のワイヤレス電力伝送システム。
5. 前記１つまたは複数のパラメータは、前記送信信号の前記送信周波数および電力レベルを含む、請求項２に記載のワイヤレス電力伝送システム。
6. 前記コントローラに連結されている第１の通信回路をさらに含み、前記１つまたは複数の電力受信器のうち少なくとも１つの受信器は、第２の通信回路を含み、前記第１の通信回路は、前記第２の通信回路と通信して、前記第２の通信回路から受信された受信器情報を前記コントローラに通信するように構成されており、前記コントローラは、前記受信された受信器情報に応答して前記信号発生器の動作を制御するように構成されている、請求項２に記載のワイヤレス電力伝送システム。
7. 前記第２の通信回路は、前記第１の通信回路から受信された送信器情報を前記電力プロセッサに通信するように構成されており、前記電力プロセッサは、前記受信された送信器情報に応答して前記電力プロセッサの動作を制御するように構成されている、請求項６に記載のワイヤレス電力伝送システム。
8. 前記コントローラに連結されている第１の通信回路をさらに含み、前記１つまたは複数の電力受信器のうち少なくとも１つの受信器は、第２の通信回路を含み、前記第２の通信回路は、前記第１の通信回路と通信して、前記第１の通信回路から受信された送信器情報を前記電力プロセッサに通信するように構成されており、前記電力プロセッサは、前記受信された送信器情報に応答して、前記電力プロセッサの動作を制御するように構成されている、請求項２に記載のワイヤレス電力伝送システム。
9. 前記送信器変換器は、前記電力伝送域に沿って延びた細長い送信器導体である、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
10. 前記送信器変換器は、複数の個別に絶縁されたワイヤで作製される、請求項９に記載のワイヤレス電力伝送システム。
11. 前記送信器変換器と組み合わされた前記信号発生器は、共振回路を含み、前記共振回路は、前記送信器変換器に電気的に接続されている可変のリアクタンスを含み、前記共振回路は、前記送信周波数で共振するように構成されている、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
12. 前記受信器変換器と組み合わされた前記電力プロセッサは、受信周波数で共振するように構成されている共振回路を含み、前記共振回路は、前記受信器変換器に電気的に接続されている可変のリアクタンスを含み、前記可変のリアクタンスは、前記送信周波数に対応する前記受信周波数を作り出すように制御可能である、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
13. 前記電力プロセッサは、スーパー・キャパシタを含む、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
14. 前記信号発生器は、前記電力伝送域で前記１つまたは複数の電力受信器の存在を検出するように構成されており、前記電力伝送域で前記１つまたは複数の電力受信器の存在を検出することに応答して、前記送信信号の生成を自動的に開始する、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
15. 前記１つまたは複数の電力受信器は、送信器変換器によって生じる前記磁界の存在を検出するように構成されており、前記磁界の存在を検出することに応答して、前記第２の電力信号から前記第３の電力信号への変換を自動的に開始する、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
16. 前記受信器変換器が閾値量の起電力を生じる際に、前記磁界の存在が検出される、請求項１５に記載のワイヤレス電力伝送システム。
17. 前記送信器変換器は、遮蔽のない導電体のループである、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
18. 前記送信器変換器は、複数の同心の導電体のループを含み、前記複数の同心のループは、各種サイズのループを含む、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
19. 前記負荷は、所定の電圧レベルを有する電力を使用し、前記電力プロセッサは、ある電圧レベルの前記第２の電力信号を前記所定の電圧レベルの前記第３の電力信号に変換するように、さらに構成されている、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
20. 前記電力プロセッサは、前記受信器変換器と前記負荷との間で電気的に接続されている変圧器をさらに含み、前記変圧器は、前記第２の電力信号の電圧レベルを前記所定の電圧レベルに変換するように構成されている、請求項１９に記載のワイヤレス電力伝送システム。
21. 前記信号発生器は、１０ｋＨｚ～５００ｋＨｚの帯域の周波数を有する送信信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
22. 前記信号発生器は、５ｋＨｚ～１０００ｋＨｚの帯域の周波数を有する送信信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
23. 前記信号発生器は、５００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの帯域の周波数を有する送信信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
24. 前記受信器変換器の最大の大きさは、前記送信器変換器の最大の大きさの１倍と０．００００１倍との間である、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
25. 前記受信器変換器の前記最大の大きさは、前記送信器変換器の前記最大の大きさの０．１倍と０．００００１倍との間である、請求項２４に記載のワイヤレス電力伝送システム。
    
    
    

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